一种烟气SO2脱除解吸制酸协同工作系统及方法与流程

一种烟气so2脱除解吸制酸协同工作系统及方法
技术领域
[0001]
本发明属于环境工程及废弃物资源化技术领域，具体涉及以碱性硫酸铝为脱硫剂的一种烟气so2脱除解吸制酸协同工作系统及方法。


背景技术：

[0002]
碱性硫酸铝解吸脱硫法，理论上讲，是一种脱除、解吸so2效率高，脱硫富液解吸so2后再生碱性硫酸铝循环使用，解吸产物so2可生产硫酸出售，具有二氧化硫污染治理与煤炭硫份资源化双重价值的脱硫技术。
[0003]
现有的碱性硫酸铝脱硫、脱硫富液解吸、解吸产物so2气体生产硫酸的三种技术，存在着诸多参数相互制衡问题，多为相互缺乏有机联系或仅限于两种有联系的技术，缺乏烟气so2脱除、解吸、制酸协同工作系统及方法，使得碱性硫酸铝湿法烟气脱硫、解吸、制酸技术在so2浓度较低的燃煤烟气场合未能得到应用。
[0004]
现有公开的在解吸塔中循环使用氮气的方法，尽管与制酸工艺相结合，但未提供so2解吸制酸与so2脱除协同工作系统及方法，未解决so2脱除、解吸、制酸涉及的诸多相互制衡问题，所以在工程实际中未见采纳。
[0005]
以碱性硫酸铝为脱硫剂的烟气so2脱除、解吸、制酸，是一个复杂的系统工程，需全面系统地解决so2脱除、解吸、制酸涉及的诸多相互制衡问题。特别是脱硫液体每次循环的温度控制，亚硫酸根氧化抑制，脱硫效率达标及费用控制，解吸得so2气体适应制酸浓度要求控制，so2解吸及制酸成本控制，so2解吸速率、解吸效率及脱硫剂再生率提升等关键问题需协同解决。


技术实现要素：

[0006]
本发明的目的在于依据碱性硫酸铝溶液同so2与温度有关联的可逆反应特性，提供一种烟气so2脱除解吸制酸协同工作系统及方法，以碱性硫酸铝为脱硫剂，将烟气so2脱除、解吸、制酸等技术有机结合，系统地协调、解决烟气so2脱除、解吸、制酸涉及的诸多相互制衡问题。
[0007]
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种烟气so2脱除解吸制酸协同工作系统，其特征在于，包括：脱硫塔、富液加热器、气提解吸塔、贫液冷却器、空化解吸系统、硫酸根中和系统、凝汽系统、硫酸制造系统及凝结水氧化器；
[0008]
所述脱硫塔与所述富液加热器通过降温烟气通道及第一富液通道相互连接，所述脱硫塔通过第二富液通道与所述空化解吸系统相连；
[0009]
所述富液加热器通过第三富液通道与所述气提解吸塔相连；所述富液加热器还连接有热源通道；
[0010]
所述气提解吸塔通过第二贫液通道与所述贫液冷却器相连，并通过贫液旁路通道与所述硫酸根中和系统相连；所述气提解吸塔还通过第一排气通道与所述凝汽系统连接；
[0011]
所述贫液冷却器通过第一贫液通道与所述脱硫塔相连；
[0012]
所述空化解吸系统通过第三贫液通道与所述硫酸根中和系统相连接，并通过第二排气通道与所述凝汽系统连接，所述空化解吸系统还连接有第二蒸汽通道和第三凝结水通道；
[0013]
所述硫酸根中和系统通过中和再生液通道与所述脱硫塔相连；
[0014]
所述凝汽系统通过第三排气通道与所述硫酸制造系统相连，并通过第四凝结水通道与所述凝结水氧化器连接；所述凝汽系统还通过第二凝结水通道与所述空化解吸系统连接；
[0015]
所述硫酸制造系统通过第三蒸汽通道与所述空化解吸系统相连，并通过第二尾气通道与所述富液加热器或所述脱硫塔相连；所述硫酸制造系统还通过第一尾气通道与所述气提解吸塔相连；
[0016]
所述凝结水氧化器通过吸收酸稀释水通道与所述硫酸制造系统连接，所述凝结水氧化器还连接有第二空气通道和废气通道；
[0017]
优选地，所述热源通道包括原烟气通道；
[0018]
所述原烟气通道还能够与所述脱硫塔连接。
[0019]
优选地，所述热源通道还包括第一蒸汽通道及第一凝结水通道。
[0020]
优选地，所述脱硫塔还连接有富液再循环通道及净化烟气通道；
[0021]
所述富液再循环通道能够将所述脱硫塔底部的脱硫富液输送到顶部进行循环脱硫；
[0022]
所述净化烟气通道用于排出所述脱硫塔产生的净化烟气。
[0023]
优选地，所述硫酸根中和系统还连接有进料通道和石膏通道；
[0024]
所述进料通道用于向所述硫酸根中和系统输送中和原料，并维持系统水量平衡及铝量平衡；
[0025]
所述石膏通道用于将所述硫酸根中和系统产生的硫酸钙及脱硫液捕获烟尘排出。
[0026]
优选地，所述硫酸制造系统还连接有产品酸通道及第一空气通道；
[0027]
所述产品酸通道用于输送所述硫酸制造系统制造出的硫酸；
[0028]
所述第一空气通道用于向所述硫酸制造系统输送空气或氧气。
[0029]
本发明还提供一种烟气so2脱除解吸制酸协同工作系统的协同工作方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0030]
s1、将脱硫液体送入所述脱硫塔的喷淋系统中进行喷淋，并与原烟气和制酸尾气逆向流动接触进行so2脱除，得到净化的烟气及脱硫富液，并将净化烟气排出；
[0031]
s2、将所述步骤s1中的部分脱硫富液输送到所述富液加热器中进行加热，并将加热后的脱硫富液输送到所述气提解吸塔中；通过所述气提解吸塔将加热后的脱硫富液进行气提解吸，得到混合气体及脱硫贫液；通过所述贫液冷却器对脱硫贫液进行降温处理，将降温后的脱硫贫液作为脱硫液体输入到所述脱硫塔中并重复所述步骤s1及所述步骤s2；
[0032]
s3、将所述步骤s1中的部分脱硫富液输送到所述空化解吸系统中进行空化解吸，得到脱硫贫液及混合气体；通过所述硫酸根中和系统将脱硫贫液进行深度再生，得到中和后的再生液并作为脱硫液体输入到所述脱硫塔中进行脱硫，并重复所述步骤s1及所述步骤s3；
[0033]
s4、通过所述凝汽系统接收所述步骤s2及所述步骤s3中的混合气体并进行冷凝，
去除混合气体中的水蒸汽，并将部分冷凝水输送到所述凝结水氧化器中，将去除水蒸汽后的混合气体输送到所述硫酸制造系统中；
[0034]
s5、通过所述凝结水氧化器向所述步骤s4中的冷凝水鼓入空气氧化亚硫酸根，转化为吸收酸稀释水，并输送到所述硫酸制造系统中；
[0035]
s6、通过所述硫酸制造系统将去除水蒸汽后的混合气体与空气混合转换为制酸新气，并进行干燥、氧化及吸收，得到设定浓度的硫酸及制酸尾气，并将部分制酸尾气输入到所述气提解吸塔中用于解吸so2，剩余部分制酸尾气输入富液加热器或脱硫塔中。
[0036]
优选地，所述富液加热器对脱硫富液加热的过程为：通过所述富液加热器对所述脱硫塔中的脱硫富液与原烟气及制酸尾气进行换热，对脱硫富液加热并对原烟气和制酸尾气进行降温。
[0037]
优选地，所述富液加热器对脱硫富液加热的过程还能够为：通过所述富液加热器中流过的蒸汽对脱硫富液进行加热。
[0038]
优选地，所述凝汽系统的冷凝水还能够通过所述空化解吸系统或所述气提解吸塔进行再解吸。
[0039]
本发明公开了以下技术效果：
[0040]
(1)本发明利用了碱性硫酸铝同so2与温度有关联的可逆反应特性，将烟气so2脱除、解吸、硫酸生产、废热利用、水蒸汽冷凝等技术有机结合，形成了一种烟气so2脱除解吸制酸协同工作的系统及方法，系统地协调、解决了烟气so2脱除、解吸、制酸涉及的诸多相互制衡问题，充分发挥了相关工艺流程协同工作效应。使得烟气净化达标排放、脱硫剂循环使用显著降低脱硫费用、脱硫富液so2解吸热耗及解吸成本显著降低、解吸得制酸气体so2浓度便于调节控制、工业余热有效利用、烟气中so2高效转换为具有市场竞争力的硫酸产品的目标得以实现；
[0041]
(2)本发明采用so2气提与空化解吸技术相结合方式尽可能使每一次脱硫的富液及时解吸、限制脱硫液气比、制酸so2欠氧转化、制酸尾气so2在脱硫塔再净化等措施，抑制了脱硫-解吸工艺流程亚硫酸根氧化率，减少了碳酸钙消耗量、提高了硫酸产量、减少了石膏排放量及系统液体的铝量损失；
[0042]
(3)本发明在脱硫富液适应烟气加热的场合，采用烟气加热脱硫富液既可利用烟气余热，又可降低进入脱硫塔的烟气温度，具有节能与减少送入脱硫塔再生液降温装备投资的双重意义。在脱硫富液不适应烟气加热的场合，利用工业乏汽潜热作为脱硫富液加热及空化解吸热源，显著降低了so2解吸成本。可采用湿冷、空冷技术对解吸贫液冷却及对解吸得混合气体水蒸汽冷凝，富水及缺水地区均适用；
[0043]
(4)本发明对已运行的石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统使用该方法简单易行，将已有脱硫塔氧化系统关停，脱硫液进出管道加装切换旁路即可成为以碱性硫酸铝溶液为脱硫液的脱硫塔，采用原石灰石浆液制备及石膏脱除系统约10％的工作能力即可满足本发明的硫酸根中和系统任务要求，采用原系统水处理装置可满足脱硫液污染处理要求，必要时还可方便地切换为原脱硫法运行；
[0044]
(5)本发明的so2解吸、制酸装置设备既可紧邻脱硫装置布局，又可在脱硫塔周边的空地布局，之间由必需的气(汽)、液通道连接即可，对布局场地没有特殊要求，对新建或已有脱硫系统改造均适用。
附图说明
[0045]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0046]
图1为本发明第一实施例烟气so2脱除解吸制酸协同工作系统结构示意图，其中：1、脱硫塔；2、富液加热器；3、气提解吸塔；4、贫液冷却器；5、空化解吸系统；6、硫酸根中和系统；7、凝汽系统；8、硫酸制造系统；9、凝结水氧化器；10、降温烟气通道；11、原烟气通道；12、第二尾气通道；13、第一贫液通道；14、中和再生液通道；15、净化烟气通道；16、第一富液通道；17、第二富液通道；18、富液再循环通道；19、第三富液通道；22、第一尾气通道；23、第二贫液通道；24、第一排气通道；25、贫液旁路通道；26、第二凝结水通道；27、第二蒸汽通道；28、第三蒸汽通道；29、第三贫液通道；30、第二排气通道；31、第三凝结水通道；32、进料通道；33、石膏通道；34、第三排气通道；35、第四凝结水通道；36、第一空气通道；37、吸收酸稀释水通道；38、产品酸通道；39、第二空气通道；40、废气通道；
[0047]
图2为本发明第二实施例烟气so2脱除解吸制酸协同工作系统结构示意图，其中：20、第一蒸汽通道；21、第一凝结水通道。
具体实施方式
[0048]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0049]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0050]
实施例1
[0051]
如图1所示，本实施例提供以烟气为富液加热器热源的烟气so2脱除解吸制酸协同工作系统，包括脱硫塔1、富液加热器2、气提解吸塔3、贫液冷却器4、空化解吸系统5、硫酸根中和系统6、凝汽系统7、硫酸制造系统8及凝结水氧化器9；
[0052]
脱硫塔1与富液加热器2通过降温烟气通道10及第一富液通道16相互连接，脱硫塔1通过第二富液通道17与空化解吸系统5相连；脱硫塔1还设有富液再循环通道18，能够将脱硫塔1底部的脱硫富液输送到顶部进行循环脱硫；脱硫塔1还连接有净化烟气通道15，净化烟气通道15能够将脱硫塔1产生的净化烟气排出；
[0053]
富液加热器2通过第三富液通道19与气提解吸塔3相连，富液加热器2还连接有原烟气通道11，原烟气通道11能够接受来自除尘器的原烟气；
[0054]
气提解吸塔3通过第二贫液通道23与贫液冷却器4相连，并通过贫液旁路通道25与硫酸根中和系统6相连；气提解吸塔3还通过第一排气通道24与凝汽系统7连接；
[0055]
贫液冷却器4通过第一贫液通道13与脱硫塔1相连；
[0056]
空化解吸系统5通过第三贫液通道29与硫酸根中和系统6相连接，并通过第二排气通道30与凝汽系统7连接；空化解吸系统5还连接有第二蒸汽通道27和第三凝结水通道31，
第二蒸汽通道27能够向空化解吸系统5输送水蒸汽；第三凝结水通道31能够将空化解吸系统5中的蒸汽凝结水送至水蒸汽热源回热系统；
[0057]
硫酸根中和系统6通过中和再生液通道14与脱硫塔1相连；硫酸根中和系统6还连接有进料通道32及石膏通道33，通过向进料通道32加入石灰石粉或浆液以去除硫酸根中和系统6中的硫酸根，去除数量与脱硫-解吸工艺流程中亚硫酸根氧化为硫酸根的数量相平衡；石膏通道33用于将硫酸根中和系统6在进行中和过程时产生的硫酸钙及脱硫液捕获烟尘排出；
[0058]
凝汽系统7通过第三排气通道34与硫酸制造系统8相连，并通过第四凝结水通道35与凝结水氧化器9连接；凝汽系统7还通过第二凝结水通道26与空化解吸系统5相连接。
[0059]
硫酸制造系统8通过第三蒸汽通道28与空化解吸系统5相连，并通过第二尾气通道12与富液加热器2相连，硫酸制造系统8还通过第一尾气通道22与气提解吸塔3相连；硫酸制造系统8还连接有第一空气通道36及产品酸通道38，第一空气通道36能够向硫酸制造系统8中输送空气或氧气；产品酸通道38能够将硫酸制造系统8生产出的硫酸输出；
[0060]
凝结水氧化器9通过吸收酸稀释水通道37与硫酸制造系统8连接；凝结水氧化器9还连接有第二空气通道39及废气通道40，第二空气通道39能够向凝结水氧化器9中输送空气；废气通道40能够排除凝结水氧化器9产生的废气。
[0061]
还提供以烟气为富液加热器热源的烟气so2脱除解吸制酸协同工作系统的协同工作方法，包括以下步骤：
[0062]
s1、将第一贫液通道13送来的冷却贫液及中和再生液通道14送来的中和再生液在脱硫塔1的喷淋系统进口混合得到不大于50℃的脱硫液体；将脱硫液体送入脱硫塔1的喷淋系统中进行喷淋，并与经富液加热器2换热降温的原烟气及制酸尾气逆向流动接触进行so2脱除，得到净化的烟气及脱硫富液，并通过净化烟气通道15将净化烟气排出。
[0063]
本实施例将进入脱硫塔1喷淋系统入口的脱硫液体即冷却贫液和中和再生液的温度控制在50℃以下范围，碱度范围在5～50％、铝量在大于5g/l范围结合烟气so2浓度、脱硫液气比、液体温度等参数优化选择，在满足净化烟气排放标准前提下，尽量减少亚硫酸根的氧化率；进入脱硫塔1喷淋系统的液体温度，主要由调节贫液冷却器4的工况实现。
[0064]
s2、将步骤s1中的部分脱硫富液通过第一富液通道16输送到富液加热器2中；通过富液加热器2对部分脱硫富液与原烟气通道11输入的除尘器的高温原烟气及第二尾气通道12输入的高温制酸尾气进行换热，将脱硫富液加热至高于53℃，并对原烟气和制酸尾气进行降温，得到低温原烟气和制酸尾气，将低温原烟气和制酸尾气通过降温烟气通道10输送到脱硫塔1中；
[0065]
将由富液加热器2加热后的脱硫富液通过第三富液通道19输送到气提解吸塔3中，进行气提解吸，得到含有氮气、水蒸汽、so2的混合气体及脱硫贫液；通过第二贫液通道23将脱硫贫液输送到贫液冷却器4中进行降温处理，冷却至低于49℃，并将脱硫贫液作为脱硫液体通过第一贫液通道13输入到脱硫塔1中进行脱硫循环。
[0066]
s3、将步骤s1中的部分脱硫富液通过第二富液通道17输送到空化解吸系统5中进行空化解吸，得到脱硫贫液及含有水蒸汽、so2的混合气体；通过第三贫液通道29将脱硫贫液输送到硫酸根中和系统6中进行深度再生，得到中和后的再生液并作为脱硫液体通过中和再生液通道14输入到脱硫塔1中循环脱硫。
[0067]
本实施例优选的空化解吸系统5的具体工作过程为：
[0068]
将脱硫富液通过空化解吸系统5的解吸液进口联箱分配送入迷宫空化解吸室内，使得脱硫富液淹没在空化-凝汽界面至设定深度；将第三蒸汽通道28输送的so2氧化热生产的蒸汽及第二蒸汽通道27送来的汽轮机抽汽或排汽送入迷宫蒸汽加热室，用于加热空化-凝汽界面；进入迷宫空化解吸室的脱硫富液，从空化解吸室内波浪槽进液端流向出液端的过程中波浪槽内待解吸脱硫富液由端部和侧面吸收大量热量发生剧烈空化，在空化与气提协同作用下使得so2快速解吸，碱性硫酸铝再生，得到脱硫贫液及解吸的so2与水蒸汽混合气体；迷宫空化解吸室的波浪槽内脱硫富液发生空化吸收热量又使得迷宫蒸汽加热室内水蒸汽在波浪槽的下表面形成凝结水并汇集于加热室底部，并经过第三凝结水通道31送回相关汽源的回热系统。
[0069]
本实施例硫酸根中和系统6的具体工作过程为：
[0070]
将空化解吸系统5解吸得脱硫贫液通过第三贫液通道29输送到硫酸根中和系统6中，通过进料通道32加入石灰石粉或浆液去除脱硫贫液中的硫酸根，生成硫酸钙，去除数量与脱硫-解吸工艺流程中亚硫酸根氧化为硫酸根的数量相平衡；经石膏通道33将产生的硫酸钙及脱硫液捕获烟尘排出本发明系统之外。
[0071]
石膏脱除携带的铝量损失，经进料通道32补给硫酸铝使系统碱性硫酸铝溶液的铝量维持平衡，且能够通过进料通道32补充水量冲洗石膏减少石膏携带铝量并维持系统水量平衡。
[0072]
硫酸根中和系统6还能够通过贫液旁路通道25直接对气提解吸塔3中的脱硫贫液去除硫酸根深度再生。
[0073]
s4、将步骤s2及步骤s3中的含有氮气、水蒸汽、so2的混合气体分别通过第一排气通道24及第二排气通道30输送到凝汽系统7中进行冷凝，将水蒸汽转换为富含亚硫酸根的冷凝水，以去除混合气体中的水蒸汽；并将冷凝水通过第二凝结水通道26及第四凝结水通道35分别输送到空化解吸系统5及凝结水氧化器9中，并分别进行再解吸或氧化转化；冷凝水也可通过设置连接通道送入气提解吸塔3进行再解吸。
[0074]
s5、通过第二空气通道39向凝结水氧化器9中鼓入氧气，将凝结水氧化器9中的凝结水进行氧化转化，形成作为硫酸生产所需的吸收酸稀释水，并经吸收酸稀释水通道37送至硫酸制造系统8使用；凝结水氧化器9的废气经废气通道40排出，若含有so2气体，将其送入脱硫塔1中净化排出。
[0075]
s6、通过第三排气通道34将步骤s4中的去除水蒸汽后的混合气体输送到硫酸制造系统8中，并与第一空气通道36送来的空气或氧气混合后形成so2浓度满足生产硫酸工艺要求的制酸新气，并将制酸新气通过干燥、so2氧化为so3及so3吸收等工艺流程处理，得到设定浓度的硫酸及制酸尾气，将生成的硫酸通过产品酸通道38输出，并将气提解吸需求的制酸尾气按照要求量通过第一尾气通道22输送到气提解吸塔3解吸so2，同时将剩余制酸尾气通过第二尾气通道12输送到脱硫塔1中净化后排出。
[0076]
送往硫酸制造系统8的解吸气体与空气混合后所含so2浓度以硫酸生产工艺要求而定，采用调节控制送入富液加热器2与空化解吸系统5脱硫富液比例、调节送入气提解吸塔3制酸尾气流量、调节控制送入硫酸制造系统8空气量协同解决。
[0077]
为避免气提解吸so2工艺流程中亚硫酸根氧化，制酸尾气含氧量以接近零的标准
控制，输入空气含氧量宜少于so2氧化为so3理论需求量，必要时可适当降低制酸的so2转化率指标、增加氧化催化媒触数量和提高质量协同解决，制酸尾气so2超标可经过脱硫塔1净化达标，也可选择另设尾气脱硫装置净化达标后排放。
[0078]
实施例2
[0079]
如图2所示，本实施例提供将已投入运行的石灰石/石膏湿法烟气脱硫系统，改造为以碱性硫酸铝为脱硫剂，并以蒸汽为富液加热器热源的烟气so2脱除解吸制酸协同工作系统，其中富液加热器2采用汽轮机抽汽或排汽为加热热源，并连接有第一蒸汽通道20及第一凝结水通道21；
[0080]
原烟气通道11及第二尾气通道12直接与脱硫塔1相连，通过原烟气通道11及第二尾气通道12将原烟气以及硫酸制造系统8的部分制酸尾气直接输入到脱硫塔1中；
[0081]
富液加热器2通过第一蒸汽通道20接收汽轮机排汽或抽汽与脱硫富液进行热交换，并将凝结水通过第一凝结水通道21送回至汽源回热系统。
[0082]
本实施例所述的烟气是指含so2的气体，如燃煤烟气、冶炼炉尾气及制酸尾气等。
[0083]
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。